CN221009819U - 一种逆变器系统及储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种逆变器系统及储能系统，涉及逆变器领域，逆变器只存在一个输出端，只需要一个EMC电路，逆变模块通过EMC电路与切换柜连接，切换柜的输出侧设置了并网端口以及离网负载端口，分别与电网和负载连接，逆变器通过切换柜实现了与电网之间的接通或断开，从而实现逆变器在并网运行和离网运行两种工作模式下的切换；并网端口以及离网负载端口不需要设置在逆变模块上，而是设置在切换柜上，节约了逆变器内部的电路设置，减小了逆变器的体积，切换柜与逆变器相互独立，当逆变器需求并网输出和离网输出时配备切换柜，当逆变器只需求并网输出时，不需要配备切换柜；提高了逆变器应用时的灵活性，避免成本和体积的浪费。

Description

一种逆变器系统及储能系统

技术领域

本实用新型涉及逆变器领域，特别是涉及一种逆变器系统及储能系统。

背景技术

随着电力系统的不断发展，逆变器的应用也越来越广泛，目前的逆变器，特别是储能逆变器的输出端口都会包括离网负载输出端口和并网输出端口，以满足逆变器的不同工作过程，离网负载输出端口会和并网输出端口一起集成在同一台逆变器上，从而使逆变器可以并网使用，也可以离网使用；这种情况下为了确保逆变器的正常工作，需要在逆变器的内部集成切换装置、与离网负载输出端口对应的EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容)电路以及与并网输出端口对应的EMC电路，从而实现逆变器的并离网切换过程。但是如果逆变器的功率很大的情况下，特别是逆变器的功率增加到工商业级的50kW以上时，与两个输出端口对应的两个EMC电路及相关器件会占相当大的体积和成本，大大增加了逆变器的体积和成本，特别是当用户对于逆变器的应用场景只需求并网输出时，离网输出端口的功能无需使用，则逆变器内部的切换开关、离网负载输出端口及其对应的EMC电路等这部分的体积和成本相当于浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种逆变器系统及储能系统，并网端口以及离网负载端口不需要设置在逆变模块上，而是设置在切换柜上，节约了逆变器内部的电路设置，减小了逆变器的体积，切换柜与逆变器相互独立，当逆变器需求并网输出和离网输出时配备切换柜，当逆变器只需求并网输出时，不需要配备切换柜；提高了逆变器应用时的灵活性，避免成本和体积的浪费。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种逆变器系统，包括逆变器和切换柜，所述逆变器包括逆变模块和EMC电路；

所述逆变模块的输入端与电源模块连接，作为所述逆变器的输入端；

所述EMC电路的输入端与所述逆变模块的输出端连接，输出端作为所述逆变器的输出端；

切换柜，输入端与所述EMC电路的输出端连接，所述切换柜的第一输出端为并网端口，且所述并网端口与电网连接，所述切换柜的第二输出端为离网负载端口，且所述离网负载端口与负载连接，用于根据所述电网的工作情况将所述逆变器与所述电网接通或断开，以使所述逆变器处于并网运行状态或离网运行状态。

可选地，所述切换柜包括：

切换开关，第一端与所述EMC电路的输出端连接，第二端与所述负载连接，第三端与所述电网连接；

控制器，输出端与所述切换开关的控制端连接，用于根据所述电网的工作情况控制所述切换开关闭合或断开，以使所述逆变器与所述电网接通或断开。

可选地，所述切换柜还包括：

采集电路，输入端分别与所述EMC电路的输出端、所述电网和所述负载连接，输出端与所述控制器的输入端连接，用于检测所述EMC电路的输出端、所述并网端口以及所述离网负载端口处的电压信号，以便所述控制器基于所述电压信号控制所述切换开关的闭合或断开。

可选地，所述切换开关包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器的控制端和所述第二继电器的控制端分别与所述控制器连接，所述第一继电器和所述第二继电器串联，且串联后的电路的第一端分别与所述EMC电路的输出端和所述负载连接，第二端与所述电网连接。

可选地，所述切换柜还包括：

电流传感器，第一端与所述切换开关的第三端连接，第二端与所述电网连接，用于监测电路中的电流。

可选地，所述电源模块包括储能电池和/或光伏电池板。

可选地，所述逆变器还包括：

第一DC/DC电路，输入端与所述储能电池连接，输出端与所述逆变模块连接，用于将所述储能电池输出的电压升压和/或降压到预设范围。

可选地，所述逆变器还包括：

第二DC/DC电路，输入端与所述光伏电池板连接，输出端与所述逆变模块连接，用于将所述光伏电池板输出的电压升压和/或降压到预设范围。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种储能系统，包括电源模块和如前述所述的逆变器系统，所述电源模块与所述逆变器系统连接。

本实用新型提供了一种逆变器系统，包括逆变器和切换柜，逆变器中包括逆变模块和EMC电路，逆变器此时只存在一个输出端，因此只需要一个EMC电路，逆变模块通过EMC电路与切换柜连接，切换柜的输出侧设置了并网端口以及离网负载端口，分别与电网和负载连接，逆变器通过切换柜实现了与电网之间的接通或断开，从而实现逆变器在并网运行和离网运行两种工作模式下的切换；并网端口以及离网负载端口不需要设置在逆变模块上，而是设置在切换柜上，节约了逆变器内部的电路设置，减小了逆变器的体积，切换柜与逆变器相互独立，当逆变器需求并网输出和离网输出时配备切换柜，当逆变器只需求并网输出时，不需要配备切换柜；提高了逆变器应用时的灵活性，避免成本和体积的浪费。

本实用新型还提供了一种储能系统，具有与上述逆变器系统相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种逆变器系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的另一种逆变器系统的结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种储能系统的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种逆变器系统及储能系统，并网端口以及离网负载端口不需要设置在逆变模块上，而是设置在切换柜上，节约了逆变器内部的电路设置，减小了逆变器的体积，切换柜与逆变器相互独立，当逆变器需求并网输出和离网输出时配备切换柜，当逆变器只需求并网输出时，不需要配备切换柜；提高了逆变器应用时的灵活性，避免成本和体积的浪费。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供的一种逆变器系统可以用于新能源行业以及工商业储能领域等行业或领域，对于逆变器系统的应用场景等本申请在此不做特别的限定。具体实施方式详见下文。

请参照图1，图1为本实用新型提供的一种逆变器系统的结构示意图；请参照图2，图2为本实用新型提供的另一种逆变器系统的结构示意图；为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种逆变器系统22，包括逆变器1和切换柜2，逆变器1包括逆变模块3和EMC电路4；

逆变模块3的输入端与电源模块21连接，作为逆变器1的输入端；

EMC电路4的输入端与逆变模块3的输出端连接，输出端作为逆变器1的输出端；

切换柜2，输入端与EMC电路4的输出端连接，切换柜的第一输出端为并网端口，且并网端口与电网5连接，切换柜的第二输出端为离网负载端口，且离网负载端口与负载6连接，用于根据电网5的工作情况将逆变器1与电网5接通或断开，以使逆变器1处于并网运行状态或离网运行状态。

具体地，当逆变器1需要工作在并网状态时，切换柜2将逆变器1通过并网端口与电网5接通，此时电网5和逆变器1可以同时为负载6供电，满足负载6需求；当逆变器1需要工作在离网状态时，切换柜2通过并网端口将逆变器1与电网5断开，此时逆变器1离网工作，只有逆变器1为负载6供电；切换柜2可以根据电网5的工作情况对逆变器1的工作状态进行判断，电网5处于在线状态时，逆变器1会工作于并网状态，电网5不在线时，逆变器1会工作于离网状态；切换柜2可以实时检测电网5是否在线，若电网5在线则接通逆变器1和电网5，并发送并网模式给逆变器1，逆变器1并网运行；若电网5不在线，或者在并网运行的过程中检测到逆变器1需要切换为离网状态，则将电网5与逆变器1断开，发送离网模式给逆变器1，使逆变器1离网运行。

不难理解的是，逆变器1此时只需要一个与切换柜2连接的输出端，因此逆变器1内部的EMC电路4也只需设置一组即可，对于逆变器1中逆变模块3和EMC电路4的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，逆变模块3通常采用DC/AC模块实现，EMC电路4存在多种结构的实现方式，以图2为例，逆变模块3通过DC/AC电路11实现。

需要说明的是，对于切换柜2的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，为了实现逆变器的并离网切换，将并网端口和离网负载端口设置为了切换柜2的输出端口，以图2为例，切换柜2可以采用STS(Static Transfer Switch，静态转换开关)切换柜14，STS静态转换开关切换速度达到毫秒级，提供快速负载转换，可实现电路的不间断转换，既能确保对负载6的可靠供电，同时又能保证STS在不同电源相切换时的安全性。对于切换柜2内的具体电路结构和切换器件等存在多种实现方式，可以是通过继电器，晶体管或刀闸开关中的一种或多种开关器件的组合实现，切换柜2的切换过程可以是借助控制系统通过自动控制的方式实现自动切换，也可以是手动切换的方式。

本实用新型提供的切换柜2是一种用于连接逆变器1的STS装置，针对离网负载端口和并网端口集中在一台逆变器1上，工商业甚至更大功率场景不适配的问题，可以把离网负载端口的相关电路和器件独立出来，作为和逆变器1搭配的一种STS。这样客户可以灵活选择是否需要STS装置，根据本身的应用场景，把成本和使用率做到最佳，对于逆变器系统22所应用的负载6的具体类型等本申请在此不做特别的限定。

切换柜2作为一个独立的新系统，实现光伏等储能系统的并离网切换，当客户应用场景需要逆变器1进行并离网切换时，配上对应功率的STS切换柜14；如果不需要，储能逆变器1可以单独并网使用。另外如果需要多台逆变器1并机离网使用，此时可以选择功率更大的STS切换柜14，实现一拖多的工作方式，此时成本优势比旧的方案多台并机更明显，体积更小，接线更方便合理。

本实用新型提供了一种逆变器系统22，包括逆变器1和切换柜2，逆变器1中包括逆变模块3和EMC电路4，逆变器1此时只存在一个输出端，因此只需要一个EMC电路4，逆变模块3通过EMC电路4与切换柜2连接，切换柜2的输出侧设置了并网端口以及离网负载端口，分别与电网5和负载6连接，逆变器1通过切换柜2实现了与电网5之间的接通或断开，从而实现逆变器1在并网运行和离网运行两种工作模式下的切换；并网端口以及离网负载端口不需要设置在逆变模块3上，而是设置在切换柜2上，节约了逆变器1内部的电路设置，减小了逆变器1的体积，切换柜2与逆变器1相互独立，当逆变器1需求并网输出和离网输出时配备切换柜2，当逆变器1只需求并网输出时，不需要配备切换柜2；提高了逆变器1应用时的灵活性，避免成本和体积的浪费。

在上述实施例的基础上，

作为一种可选地实施例，切换柜2包括：

切换开关，第一端与EMC电路4的输出端连接，第二端与负载6连接，第三端与电网5连接；

控制器，输出端与切换开关的控制端连接，用于根据电网5的工作情况控制切换开关闭合或断开，以使逆变器1与电网5接通或断开。

考虑到实际应用中，切换柜2的切换过程一般采用自动控制的过程实现，因此可以在切换柜2中设置控制器完成对于切换开关的控制，从而实现逆变器1的工作状态的自动切换过程，控制器通过控制切换开关的闭合，使逆变器1与电网5之间接通，从而控制逆变器1并网运行；控制器通过控制切换开关的断开，使逆变器1与电网5之间断开，从而控制逆变器1离网运行。对于切换开关和控制器的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，切换开关可以是通过继电器，晶体管或刀闸开关中的一种或多种开关器件的组合实现，控制器可以通过MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)等控制系统实现。

具体地，切换柜2包括切换开关和控制器，通过控制器对于切换开关的自动控制过程实现逆变器1的并离网的自动切换，提高了逆变器1的响应速度，节约切换时间，提高了逆变器系统22的工作效率，还可以通过调整控制器实现对逆变器1的工作过程的调整，进一步提高了整个逆变器系统22的灵活性。

作为一种可选地实施例，切换柜2还包括：

采集电路，输入端分别与EMC电路4的输出端、电网5和负载6连接，输出端与控制器的输入端连接，用于检测EMC电路4的输出端、并网端口以及离网负载端口处的电压信号，以便控制器基于电压信号控制切换开关的闭合或断开。

考虑到控制器对于切换开关的控制需要基于电网5当前的在线的情况执行不同的操作，在切换柜2中增加设置了与控制器连接的采集电路，采集电路检测并网端口处的电压信号对电网5当前的在线情况进行检测，并将检测结果输出到控制器，以便控制器对切换开关的准确控制；同时采集电路还可以根据检测EMC电路4的输出端的电压情况确定逆变器1当前的工作状态，还可以根据离网负载端口处的电压情况确定负载6当前的供电状态，以便控制器可以基于多方面因素考虑是否需要调整逆变器1的工作状态，对于采集电路的具体电路结构和实现方式等本申请在此不做特别的限定。

具体地，通过增加设置的采集电路可以实现对逆变器1、电网5以及负载6多方面的工作状况的实时检测，以便控制器可以根据不同情况灵活调整控制策略，同时控制器还可以实时获取电路中的电压等情况，避免电路中的过压等异常情况，以便保护电路；确保了整个逆变器系统22的可靠性和安全性。

作为一种可选地实施例，切换开关包括第一继电器和第二继电器，第一继电器的控制端和第二继电器的控制端分别与控制器连接，第一继电器和第二继电器串联，且串联后的电路的第一端分别与EMC电路4的输出端和负载6连接，第二端与电网5连接。

考虑到安规认证的要求，切换开关可以采用两个串联的继电器实现，利用两个继电器的闭合或断开实现逆变器1的并离网切换，继电器的体积小，功耗低，负载6能力强，安全可靠，寿命长，可以有效地实现切换开关的功能，对于第一继电器和第二继电器的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定。

具体地，切换开关采用两个串联的继电器实现，电路结构简单，成本低，体积小，接线和控制原理都易于实现，可以有效实现切换开关的功能，确保逆变器1的并离网切换过程的准确实现，有利于整个逆变器系统22的简单实现。

作为一种可选地实施例，切换柜2还包括：

电流传感器，第一端与切换开关的第三端连接，第二端与电网5连接，用于监测电路中的电流。

考虑到电路中可能存在的过流等安全隐患，设置了串联在切换开关与电网5之间的电流传感器，对电网5提供到电路中的电流进行实时检测，在此基础上，还可以将电流传感器与控制器连接在一起，当电流传感器的电流检测结果超过预设阈值时，控制器可以快速控制器切换开关断开，从而保护电路。对于电流传感器的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定。

具体地，通过增加设置在切换开关与电网5之间的电流传感器，实现对电网5提供的电流的实时检测，以进一步检测切换柜2中的电路的情况，避免过流等异常情况的产生，保护电路，提高切换柜2的安全性和可靠性，进一步确保整个逆变器系统22的可靠性和安全性。

作为一种可选地实施例，电源模块21包括储能电池和/或光伏电池板。

考虑到逆变器系统22常用于光伏等储能领域，逆变器1的输入端的电源模块21可以包括储能电池和/或光伏电池板等电源，对于电源模块21的具体类型和实现方式等可以根据逆变器系统22的应用场景进行调整，本申请在此不做特别的限定，当应用于光伏领域时，电源模块21可以采用光伏电池板实现，同时还可以增加储能电池作为备用电源，以确保逆变器1的正常供电。对于储能电池和光伏电池板的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定。以图2为例，图2中的PV输入表示光伏电池板作为电源模块21输入；BAT输入表示储能电池作为电源模块21输入。

具体地，当逆变器系统22用于光伏等储能领域时，逆变器1的输入端的电源模块21可以包括储能电池和/或光伏电池板，可以设置单独的电源模块21以节约能源，也可以设置两路或多路电源，以确保逆变器1的正常供电，电源模块21可以根据应用场景灵活调整，进一步提高整个逆变器系统22的灵活性，扩展逆变器系统22的适用范围。

作为一种可选地实施例，逆变器1还包括：

第一DC/DC电路12，输入端与储能电池连接，输出端与逆变模块3连接，用于将储能电池输出的电压升压和/或降压到预设范围。

考虑到实际应用中，逆变器1在利用逆变模块3输出负载6需求的目标交流电时，其输入侧的电源模块21输出的直流电可能无法直接满足逆变模块3的要求，因此设置了电源模块21和逆变模块3之间的DC/DC电路；第一DC/DC电路12与储能电池连接，将储能电池输出的直流电升压和/或降压到预设范围，以便逆变模块3可以有效逆变出负载6需求的交流电，以便满足负载6的供电需求；同时可以通过调整第一DC/DC电路12实现不同直流电的输出，从而扩展逆变器1可供电的负载6类型，满足不同类型的负载6的不同的供电需求。对于第一DC/DC电路12的具体电路结构和实现方式等本申请在此不做特别的限定。

具体地，在储能电池和逆变模块3之间增加设置第一DC/DC电路12，从而使得逆变器1输出的电压可以准确满足负载6的供电需求，并可以满足不同类型的负载6的不同的供电需求，进一步扩展逆变器1的适用范围。

作为一种可选地实施例，逆变器1还包括：

第二DC/DC电路13，输入端与光伏电池板连接，输出端与逆变模块3连接，用于将光伏电池板输出的电压升压和/或降压到预设范围。

考虑到实际应用中，逆变器1在利用逆变模块3输出负载6需求的目标交流电时，其输入侧的电源模块21输出的直流电可能无法直接满足逆变模块3的要求，因此设置了电源模块21和逆变模块3之间的DC/DC电路；第二DC/DC电路13与光伏电池板连接，将光伏电池板输出的直流电升压和/或降压到预设范围，以便逆变模块3可以有效逆变出负载6需求的交流电，以便满足负载6的供电需求；同时可以通过调整第二DC/DC电路13实现不同直流电的输出，从而扩展逆变器1可供电的负载6类型，满足不同类型的负载6的不同的供电需求。对于第二DC/DC电路13的具体电路结构和实现方式等本申请在此不做特别的限定。

具体地，在光伏电池板和逆变模块3之间增加设置第二DC/DC电路13，从而使得逆变器1输出的电压可以准确满足负载6的供电需求，并可以满足不同类型的负载6的不同的供电需求，进一步扩展逆变器1的适用范围。

请参照图3，图3为本实用新型提供的一种储能系统的结构示意图。为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种储能系统，包括电源模块21和如前述的逆变器系统22，电源模块21与逆变器系统22连接。

具体地，对于电源模块21的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以通过储能电池以及各种类型的电池板等类型的电源实现。

对于本实用新型提供的一种储能系统的介绍请参照上述逆变器系统22的实施例，本实用新型在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种逆变器系统，其特征在于，包括逆变器和切换柜，所述逆变器包括逆变模块和EMC电路；

所述逆变模块的输入端与电源模块连接，作为所述逆变器的输入端；

所述EMC电路的输入端与所述逆变模块的输出端连接，输出端作为所述逆变器的输出端；

切换柜，输入端与所述EMC电路的输出端连接，所述切换柜的第一输出端为并网端口，且所述并网端口与电网连接，所述切换柜的第二输出端为离网负载端口，且所述离网负载端口与负载连接，用于根据所述电网的工作情况将所述逆变器与所述电网接通或断开，以使所述逆变器处于并网运行状态或离网运行状态。

2.如权利要求1所述的逆变器系统，其特征在于，所述切换柜包括：

切换开关，第一端与所述EMC电路的输出端连接，第二端与所述负载连接，第三端与所述电网连接；

控制器，输出端与所述切换开关的控制端连接，用于根据所述电网的工作情况控制所述切换开关闭合或断开，以使所述逆变器与所述电网接通或断开。

3.如权利要求2所述的逆变器系统，其特征在于，所述切换柜还包括：

采集电路，输入端分别与所述EMC电路的输出端、所述电网和所述负载连接，输出端与所述控制器的输入端连接，用于检测所述EMC电路的输出端、所述并网端口以及所述离网负载端口处的电压信号，以便所述控制器基于所述电压信号控制所述切换开关的闭合或断开。

4.如权利要求2所述的逆变器系统，其特征在于，所述切换开关包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器的控制端和所述第二继电器的控制端分别与所述控制器连接，所述第一继电器和所述第二继电器串联，且串联后的电路的第一端分别与所述EMC电路的输出端和所述负载连接，第二端与所述电网连接。

5.如权利要求2所述的逆变器系统，其特征在于，所述切换柜还包括：

电流传感器，第一端与所述切换开关的第三端连接，第二端与所述电网连接，用于监测电路中的电流。

6.如权利要求1至5任一项所述的逆变器系统，其特征在于，所述电源模块包括储能电池和/或光伏电池板。

7.如权利要求6所述的逆变器系统，其特征在于，所述逆变器还包括：

第一DC/DC电路，输入端与所述储能电池连接，输出端与所述逆变模块连接，用于将所述储能电池输出的电压升压和/或降压到预设范围。

8.如权利要求6所述的逆变器系统，其特征在于，所述逆变器还包括：

第二DC/DC电路，输入端与所述光伏电池板连接，输出端与所述逆变模块连接，用于将所述光伏电池板输出的电压升压和/或降压到预设范围。

9.一种储能系统，其特征在于，包括电源模块和如权利要求1至8任一项所述的逆变器系统，所述电源模块与所述逆变器系统连接。